網頁 貼吧 文章 作者 工作  
網頁搜尋
 
 愛PO吧 >> 劉品言抽煙的圖片 >> 瀏覽文章
回覆 加入我的最愛 與好友分享

<認知神經科學> 動動眼,看得更清楚

本被文章 0 次, 共有回覆 1  
0
 
0








由於視網膜構造特殊,眼球必須不停地轉動,才能讓我們看清楚外在的世界。












作者/蔡介立 國立政治大學心理學系助理教授









每天起床一睜開眼,外界的訊息就開始源源不斷透過眼睛進入大腦。藉由眼睛接收到的資訊,讓我們知道身在何處,得以尋找食物或避開危險及障礙,同時,眼睛也是知識學習與經驗累積的主要資訊來源。眼睛擔負了生存與學習的重要任務,它負責將外界視覺訊息傳遞至大腦,同時也接受大腦的控制來轉動,因此眼睛所展現有關知覺、認知及動作之間的三角關係,向來是科學家極有興趣的研究主題。



  當光透過瞳孔進入眼球之後,會刺激視網膜上的感光細胞,產生微弱的電流變化,電流就沿著視神經傳導到大腦視覺皮質及其他部位。因此視網膜最重要的工作,是將光的能量轉換成神經元的電位變化,一如相機底片的感光功能。然而,相機底片在不同位置的感光效果都相同,視網膜上感光細胞的分佈卻不均勻:以眼睛凝視點為中心,在視網膜上投射影像的位置附近,感光細胞的密度最高,這塊高密度感光細胞的視網膜區域稱為「中央窩」(fovea),可接收外界兩度視角內的視覺資訊(一度視角約等於眼睛距電腦螢幕60公分 時,在螢幕上以凝視點位置為中心的1公分 範圍);離中央窩越遠,感光細胞的密度明顯下降。由於感光細胞的密度決定了視網膜對光的敏感程度,也就是視覺敏銳度的好壞,因此光投射在越接近中央窩的區域,會成為越清晰的影像,越遠離中央窩則影像越模糊。



xyz資訊工坊
  由於視網膜生理構造上的限制,使得眼睛凝視在一張圖片的某個位置時,只有凝視點附近一小塊區域的影像能在視網膜被看清楚,其餘大部份的區域是看不清楚的。因此,為了看清楚更大的範圍,眼球必須不斷轉動,凝視各個位置,以取得每個位置清楚的視覺資訊,而這些在不同凝視點上看到的影像,就如同一片片的拼圖,最後由大腦負責拼湊出一張完整的圖像;同樣的,當我們想看清楚某個位置,大腦就會命令眼睛將視線轉動到該位置上,以獲得視覺上完整的景象。





無時無刻不在運動



  當我們在閱讀雜誌、瀏覽網頁,或是欣賞畫作,只要是看著靜止不動的影像,眼睛就會在不同位置短暫停留,也就是凝視(fixation);而從一個凝視點移動到下個凝視點,其間眼睛快速移動的過程稱為顫動(saccade)。



  眼睛在看東西時其實是相當忙碌地到處遊移,但是我們常常不自覺。一般而言,眼睛在一秒內就會顫動3~4次,平均每次凝視時間約為0.25~0.5秒,而每次顫動的時間約為0.02~0.04秒,運動幅度可達每秒500度視角。藉由目前技術已經相當成熟的眼球追蹤儀(eye-tracker),科學家可以精確記錄眼球隨時間變化發生的一連串凝視和顫動的軌跡,包括眼睛停在什麼位置、停留多久的時間,以及瞳孔的大小變化等。分析這些資訊,與呈現的視覺資訊特性之間的關係,科學家就可以了解大腦如何處理來自視網膜的視覺訊息,以及如何命令眼球轉動以將視線移到下一個重要的位置。



  當眼睛凝視在一個定點時,最重要的工作就是要在凝視的短暫停留時間內,讓外界資訊在視網膜上有穩定的成像,將訊息傳遞到大腦進行辨識及處理。維持成像的穩定性,是取得清楚影像的重要前提,如同現在的相機有「防手震」的功能,就是為了避免因為震動而拍出模糊的照片。



  其實早在18世紀,科學家就已經發現眼睛凝視時並非在一個定點上完全靜止不動,而是偶爾會有微幅的漂移(drift)和微顫動(microsaccade)。這種微幅的眼球運動,有一部份是眼球運動控制系統在生理上原本的穩定性就不足,這現象在很多運動神經系統中也很常見,就像我們若把手臂懸在半空中,而要讓手指指向一個定點,無論如何手指總還是會有些抖動。



  若單考慮成像穩定性,眼睛在凝視的過程中持續微幅的運動,不是應該對視覺系統造成困擾而讓人看不清楚嗎?事實正好相反,眼睛維持微幅的運動,才能讓我們看見東西,若你有辦法能讓眼睛保持不動,或讓影像和眼睛完全同步移動,使投射在視網膜的成像位置不變時,幾秒後眼前的東西反而會消失!這種「視而不見」的現象,所反應的是視覺神經適應(neural adaptation)的問題。也就是說,當我們刺激一個神經細胞,它會有反應,但以同樣強度去刺激一段時間後,它反而不再有反應。這種特性看似缺點,但可讓整個神經傳遞系統運作得更經濟且有效率。既然神經傳遞喜歡有變化的刺激,才不至於因疲乏而不反應,眼睛的微顫動正好可以滿足這樣的需求,讓視網膜的感光細胞受到的刺激有所變化,我們才能一直「看」見東西,不會因凝視反而使眼前景象漸漸消失。



  眼球運動的關鍵任務是讓我們看得見且看清楚眼前的景物,解決了視覺神經系統本身特性可能帶來的後遺症。顫動可解決視網膜上視覺敏銳度不一致的問題,透過眼球的轉動,將影像的各個位置投射到視覺敏銳度最高的中央窩區域,讓我們看得清楚;微顫動則可以解決視覺神經適應的問題,讓凝視的過程中,視神經系統持續傳遞資訊,讓看見的東西不至於消失。



  兩者相較之下,眼球的顫動可反映大腦想要尋找新資訊的渴望,把視線帶到我們感興趣或是想注意的地方;而微顫動若單純只是為了維持視覺資訊的新鮮感,那麼只要隨機的運動就可達到此目的,其運動的方向或發生的時間,應該不勞大腦做太精準或有意義的控制。





xyz資訊工坊
看與不看都有知覺



近年來科學家發現眼球微顫動除了維持視覺資訊的恆定之外,也會受到注意力的調控。注意力的運作就像心智的「眼睛」一般,也有人比喻為探照燈,可使大腦在面對外界大量資訊而資源有限的情況下,選擇重要訊息先處理,再轉移至不同位置上處理其他有用的訊息。



  在大部份的情況下,眼睛凝視的位置就是注意力的焦點所在,但注意力的位置也可與凝視位置分離。在一個典型的注意力實驗中,我們隨機在凝視點的左側或右側短暫出現一個需辨識的物體,發現若在目標出現前預先給予目標出現位置的線索,不論是呈現一個指示方向的箭頭或是在該位置上出現一個亮點,辨識目標的速度會比沒有提示線索的情況要快。根據此結果可以推論,給予的線索可在眼睛凝視位置不變的情況下,使注意力移動至提示的位置上,加快辨識目標的速度。



  最近的研究證據顯示,凝視過程產生的微顫動可透露出注意力轉移的時間點與方向。這項發現的重要性在於,微顫動不僅與低層次的視覺系統有關,也受到認知因素的影響;此外,微顫動也為注意力轉移的心理運作機制,除了透過實驗操弄來間接推論之外,另外提供了一個直接可測量的具體指標。



  眼睛動與不動之間,都會洩漏出我們當下的心思與意圖。通常眼睛凝視的位置或顫動的軌跡,大部份和注意力的配置相符,也顯示哪些位置會吸引我們的目光。然而眼睛要看什麼地方,或是故意不看某些地方,是我們自己可以有意識加以控制的,因此當我們眼睛正視前方不動,注意力還是可以轉移到旁邊其他的事物上。另一方面,微顫動並非我們能夠用意識加以操控,如果它和注意力轉移之間的關係確實穩定存在,則微顫動就能忠實呈現出我們「想」要看什麼東西,反應出內心真正的偏好。



xyz
  微顫動最迷人的地方就在於,它不僅解決了生理上神經適應所帶來的影像消褪的危機,也能表現心理上注意力轉移的傾向,雖然只是很微幅的眼球運動現象,卻在視知覺及注意力的功能表現上扮演重要的角色。此外,眼球的視知覺神經系統及運動神經系統都有些先天上的限制,包括視網膜感光細胞分佈不勻、神經適應的現象、運動神經系統穩定性不夠等,但它們的搭配卻有完美的演出,而大腦更是賣力地協調,融合這些不斷跳動的視覺影像,使我們得以看見並感受到這個美麗而完整的世界。■(本文原載於科學人雜誌2007年9月號)













Association/郭哲維



魔術師懂得如何把觀者的注意力引導到其它地方。只要你一張開眼睛,大量的訊息就會如洪水般湧入,大腦必須對這些訊息有所取捨,並對其中的訊息加以組織,否則只會得到混亂的神經激發。這裡有一個重點:「不是所有訊息都是平等的」。就像在國外旅行時,即便餐廳很吵鬧,如果有人講國語你還是可以馬上察覺出來,因為你的母語在腦中早已形成連結,神經可以輕易組織起這些訊息(fire together)並做有意義的解讀。又或者是在吵雜的餐廳中,你還是可以辨識出隔壁桌講話的內容,而不至於將背景中所有的人聲通通搞混在一起。事實上大腦也沒有能力辨識所有的訊息,因為在演化的過程中並沒有這種需要。對生命來說只要維持生存就好,多餘的東西就會退化。



聽覺是如此運作,視覺也是一樣。完形心理學中有一個術語,叫「圖與地」的概念(請參考視丘影像美學的理論架構第二十六段或「觀念攝影」一書)。白話點說,就是在一張圖片上「主體」「背景」的關係,用認知科學的話來說,就是大腦注意力的「集中」(取)與「忽略」(捨)。在圖像上,屬於主體的東西會較「突出」,其它無關緊要的背景部份會「沉下去」。畫家必須學習如何利用這種視覺特性才能有效引導觀眾。很多人照片拍不好,只是不了解視覺運作的伎倆,而那些領悟成功並順利實踐的人,最後就成了我們口中的攝影師或攝影家。雖然背景不是重點,但不代表沒有訊息。有時候我們看到一個人到國外出遊的自拍照,主體雖然是自拍者的臉,但是背景通常也包含豐富的「文化訊息」。在某些優質攝影作品上,背景甚至可以跟主體訊息相輝映,甚至互相連結形成「隱喻訊息」。有時背景只是一種襯托,形成觸發邊緣系統的「情緒性訊息」(參見拙作攝影,語言,真實世界的結構9)。■



葉詠詩,指揮家   攝影/朱德華

 指揮家與大海,背景訊息與主體姿態交錯,呈現優雅的詮釋。





DU PHOTO OF NATURAL LIFE

Copyright © 2009 DUpisces. All rights reserved.

(轉載請註明出處)

逛上一篇:   逛下一篇:

作者: ecucxwnxnn
  (2010-07-20 05:18)
推薦文章: 將本文章推薦到【百度收藏】 將本文章推薦到【YouPush】 將本文章推薦到【udn共享書籤】 將本文章推薦到【Fiigo】書籤

 本文章共有回覆 1 篇,分 1 頁
 聲明:以上內容不代表本站立場,且內容由網友發表提供,若有爭議或違法由發表者承擔,本站將不負責連帶責任,謝謝。

 IPoBar  愛PK  愛遊戲  愛online
新手教學 客服中心 站務公告 交換連結 合作提案 關於我們
 
版權所有©ipobar Ltd., All Rights Reserved.
論壇內會員言論僅代表個人觀點,不代表本站同意其說法,本討論區不承擔由該言論所引起的法律責任